Document Text Contents
Page 1
CAPITULO 6 Resistencia al corte
321
CAPITULO SEIS
Resistencia al corte.
Es fácil describir el comportamiento que tendrá el bloque mostrado en la Figura 6.1a, si la
superficie en que se apoya el bloque se inclinara progresivamente.
(a) (b)
Figura 6.1. Bloque que se desliza sobre una superficie inclinada.
(a) Bloque encima de una superficie plana. (b) Fuerzas resultantes debido a la inclinación.
En la Figura 6.1b se observa que mientras esta superficie va inclinándose aparecen fuerzas
que actúan en la superficie de contacto, siendo F una fuerza resultante de varios factores que
ocasionan que el elemento se deslice sobre la superficie, mientras que T es una fuerza originada
por el contacto del elemento con la superficie (rugosidad) que impide que el elemento se deslice.
Mientras la inclinación de la superficie vaya incrementando también lo hará la fuerza resultante
F, finalmente para una determinada inclinación el valor de F superará a T lo que ocasionara que
el elemento ceda y empiece a deslizarse, lo que se llamará falla.
Figura 6.2. Esfuerzo de corte generado en la superficie de contacto.
La Figura 6.2 muestra más de cerca lo que ocurre en la superficie de contacto a la que se
llamará superficie de corte
incrementándose. Mientras el elemento no ceda, puede decirse que el sistema presenta cierta
resistencia al corte. Sin embargo, para una determinada inclinación el esfuerzo de corte superará
a la resistencia que ofrece la rugosidad, lo que producirá una falla y el elemento cedará, entonces
podría decirse que el sistema ha fallado al corte. Este ejemplo ilustra lo que es la resistencia al
corte de los suelos.
El comportamiento presentado en la Figura 6.2 es similar al que ocurre con las partículas que
componen un suelo, dentro la masa de suelo como se muestra en la Figura 6.3, las partículas
están constantemente sometidas a una fuerza resultante N que es normal a la superficie de corte
producto de la acción de una carga externa o el peso propio.
T
F
Page 60
Fundamentos de mecánica de suelos. L.M. Salinas, J. Campos & G. Guardia
380
Figura 6.69. Compresión no confinada en arcilla inalterada y remoldeada (Das, 1998).
Ejemplo 6.6
Se ha realizado un ensayo de compresión triaxial no consolidada - no drenada (UU) en una
muestra de arcilla normalmente consolidada. Se produjo la falla con el esfuerzo total principal mayor
de 300 kPa y el esfuerzo total principal menor de 200 kPa. En el mismo suelo, se realizaron ensayos de
compresión triaxial consolidada drenada (CD) con los siguientes resultados:
Tabla 6.5. Ensayo de compresión triaxial consolidada drenada
Muestra 1 3 = 50 kPa 1 = 150 kPa
Muestra 2 3 = 50 kPa 1 = 450 kPa
A continuación se realizó un ensayo de compresión no confinada en el mismo suelo. Se pide
determinar la presión de poros en la muestra al momento de la falla.
Estrategia: Con la ecuación [F.24] y [F.38] se puede determinar ecuaciones que relacionen los
esfuerzos principales efectivos, el esfuerzo total de confinamiento en la compresión no confinada es
cero, por lo tanto la presión de poros será el esfuerzo principal efectivo menor.
En la Figura 6.13 se grafican las envolventes de falla correspondientes a cada ensayo.
Del triaxial CD se conoce que:
1 = 1
3 = 3
Según la ecuación [F.24] se tiene que:
345
2
tan
3
12
31 3 [9.1]
Del triaxial UU se conoce que:
E
sf
u
e
rz
o
a
x
ia
l
a
p
li
c
a
d
o
Deformación vertical %
q
Remoldeada
Inalterada
u
u
q
Page 61
CAPITULO 6 Resistencia al corte
381
1 – 3 = 100 kPa
Reemplazando la ecuación [9.1] en esta expresión se tiene que:
33 – 3 = 100 kPa
3 = 50 kPa
Figura 6.13. Envolventes de falla
En un ensayo de compresión no confinada, se sabe que: 3 =0:
La presión de poros será:
3 = 3 – u
50 = 0 – u
u = –50 kPa
Ejemplo 6.7
Se ha realizado un ensayo de corte directo en una muestra de arcilla normalmente consolidada, se
ha visto que el esfuerzo máximo aplicado (80.53 kPa) corresponde a una deformación de 8 mm,
cuando el esfuerzo normal efectivo correspondía a 139.48 kPa. En la misma muestra se realizó un
ensayo triaxial CU con una presión de confinamiento efectiva de 200 kPa. De la misma manera se
ejecutó un ensayo de compresión no confinada y se determinó que la resistencia al corte en estado no
drenado correspondía a 50 kPa.
Se pide:
a) Determinar el esfuerzo desviador al que la muestra ensayada en el ensayo triaxial CU fallará.
b) La presión de poros en el ensayo de compresión no confinada al momento de la falla.
c) La resistencia al corte en estado no drenado de la muestra de arcilla si se conoce que la
magnitud de la sensibilidad es de 2.3.
CAPITULO 6 Resistencia al corte
321
CAPITULO SEIS
Resistencia al corte.
Es fácil describir el comportamiento que tendrá el bloque mostrado en la Figura 6.1a, si la
superficie en que se apoya el bloque se inclinara progresivamente.
(a) (b)
Figura 6.1. Bloque que se desliza sobre una superficie inclinada.
(a) Bloque encima de una superficie plana. (b) Fuerzas resultantes debido a la inclinación.
En la Figura 6.1b se observa que mientras esta superficie va inclinándose aparecen fuerzas
que actúan en la superficie de contacto, siendo F una fuerza resultante de varios factores que
ocasionan que el elemento se deslice sobre la superficie, mientras que T es una fuerza originada
por el contacto del elemento con la superficie (rugosidad) que impide que el elemento se deslice.
Mientras la inclinación de la superficie vaya incrementando también lo hará la fuerza resultante
F, finalmente para una determinada inclinación el valor de F superará a T lo que ocasionara que
el elemento ceda y empiece a deslizarse, lo que se llamará falla.
Figura 6.2. Esfuerzo de corte generado en la superficie de contacto.
La Figura 6.2 muestra más de cerca lo que ocurre en la superficie de contacto a la que se
llamará superficie de corte
incrementándose. Mientras el elemento no ceda, puede decirse que el sistema presenta cierta
resistencia al corte. Sin embargo, para una determinada inclinación el esfuerzo de corte superará
a la resistencia que ofrece la rugosidad, lo que producirá una falla y el elemento cedará, entonces
podría decirse que el sistema ha fallado al corte. Este ejemplo ilustra lo que es la resistencia al
corte de los suelos.
El comportamiento presentado en la Figura 6.2 es similar al que ocurre con las partículas que
componen un suelo, dentro la masa de suelo como se muestra en la Figura 6.3, las partículas
están constantemente sometidas a una fuerza resultante N que es normal a la superficie de corte
producto de la acción de una carga externa o el peso propio.
T
F
Page 60
Fundamentos de mecánica de suelos. L.M. Salinas, J. Campos & G. Guardia
380
Figura 6.69. Compresión no confinada en arcilla inalterada y remoldeada (Das, 1998).
Ejemplo 6.6
Se ha realizado un ensayo de compresión triaxial no consolidada - no drenada (UU) en una
muestra de arcilla normalmente consolidada. Se produjo la falla con el esfuerzo total principal mayor
de 300 kPa y el esfuerzo total principal menor de 200 kPa. En el mismo suelo, se realizaron ensayos de
compresión triaxial consolidada drenada (CD) con los siguientes resultados:
Tabla 6.5. Ensayo de compresión triaxial consolidada drenada
Muestra 1 3 = 50 kPa 1 = 150 kPa
Muestra 2 3 = 50 kPa 1 = 450 kPa
A continuación se realizó un ensayo de compresión no confinada en el mismo suelo. Se pide
determinar la presión de poros en la muestra al momento de la falla.
Estrategia: Con la ecuación [F.24] y [F.38] se puede determinar ecuaciones que relacionen los
esfuerzos principales efectivos, el esfuerzo total de confinamiento en la compresión no confinada es
cero, por lo tanto la presión de poros será el esfuerzo principal efectivo menor.
En la Figura 6.13 se grafican las envolventes de falla correspondientes a cada ensayo.
Del triaxial CD se conoce que:
1 = 1
3 = 3
Según la ecuación [F.24] se tiene que:
345
2
tan
3
12
31 3 [9.1]
Del triaxial UU se conoce que:
E
sf
u
e
rz
o
a
x
ia
l
a
p
li
c
a
d
o
Deformación vertical %
q
Remoldeada
Inalterada
u
u
q
Page 61
CAPITULO 6 Resistencia al corte
381
1 – 3 = 100 kPa
Reemplazando la ecuación [9.1] en esta expresión se tiene que:
33 – 3 = 100 kPa
3 = 50 kPa
Figura 6.13. Envolventes de falla
En un ensayo de compresión no confinada, se sabe que: 3 =0:
La presión de poros será:
3 = 3 – u
50 = 0 – u
u = –50 kPa
Ejemplo 6.7
Se ha realizado un ensayo de corte directo en una muestra de arcilla normalmente consolidada, se
ha visto que el esfuerzo máximo aplicado (80.53 kPa) corresponde a una deformación de 8 mm,
cuando el esfuerzo normal efectivo correspondía a 139.48 kPa. En la misma muestra se realizó un
ensayo triaxial CU con una presión de confinamiento efectiva de 200 kPa. De la misma manera se
ejecutó un ensayo de compresión no confinada y se determinó que la resistencia al corte en estado no
drenado correspondía a 50 kPa.
Se pide:
a) Determinar el esfuerzo desviador al que la muestra ensayada en el ensayo triaxial CU fallará.
b) La presión de poros en el ensayo de compresión no confinada al momento de la falla.
c) La resistencia al corte en estado no drenado de la muestra de arcilla si se conoce que la
magnitud de la sensibilidad es de 2.3.
